[发明专利]一种低温余热解附固态胺吸附剂的二氧化碳捕集系统

说明书

本发明公开了一种低温余热解附固态胺吸附剂的二氧化碳捕集系统，主要包括两级热泵余热利用系统、烟气系统和二氧化碳吸附‑解附系统，其特征在于，所述两级热泵余热利用系统包括高温热泵系统和低温热泵系统；所述烟气系统与高温热泵系统通过高温换热器连接，烟气系统与低温热泵系统通过低温换热器连接，烟气系统与二氧化碳吸附‑解附系统通过二氧化碳吸附装置连接；所述二氧化碳吸附‑解附系统通过高温热泵系统和低温热泵系统进行反应温度调节。本发明通过低温余热解附固态胺吸附剂的二氧化碳捕集系统解决了现有技术中的二氧化碳解附能耗高和热量再生能耗高的技术问题。

技术领域

本发明涉及节能减排领域，具体涉及一种低温余热解附固态胺吸附剂的二氧化碳捕集系统。

背景技术

自工业化时代以来，人口增长、密集型农业活动、土地利用和森林开发、工业化以及化石燃料源等相关能源使用都导致了大气中温室气体含量的增加。温室气体在大气中迅速增加有可能引发气候系统前所未有的变化，同时导致严重的生态和经济失调。二氧化碳是最重要的温室气体，约占气候变暖效应的66%，其产生主要由于化石燃料的燃烧和水泥等的生产。中国能源结构以煤炭为主，燃煤发电产生的二氧化碳约占二氧化碳总排放量的40%。二氧化碳捕集和利用技术（CCUS）的发展及应用是实现煤炭低碳清洁高效利用的关键，在减缓全球变暖中起着重要作用。

目前燃煤发电领域中CCUS技术难以大规模应用的主要原因在于烟气中二氧化碳被吸附剂吸附后，解附能耗过高，严重影响燃煤发电效率，现阶段多以示范项目的形式开展。现有的吸收剂主要以乙醇胺等醇胺类吸收剂为主，为避免高浓度有机醇胺类吸收剂对材料的腐蚀，吸收剂需用水稀释至30%溶液，吸收过程中需要对烟气进行冷却，再生过程中也存在再生能耗高的问题。对再生过程中为避免液体吸收剂中水溶液对再生过程能耗的影响，部分学者开展了固态胺吸附剂的研究。一般以直径为0.5-1.0mm的固态胺颗粒为吸附剂，通过流化的方式，吸附烟气中的二氧化碳，吸附后通过蒸汽等加热，重新解附二氧化碳，达到二氧化碳脱除的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温余热解附固态胺吸附剂的二氧化碳捕集系统，以解决现有技术中二氧化碳解附能耗高和热量再生能耗高的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种低温余热解附固态胺吸附剂的二氧化碳捕集系统，包括两级热泵余热利用系统、烟气系统和二氧化碳吸附-解附系统，其特征在于，所述两级热泵余热利用系统包括高温热泵系统和低温热泵系统；所述烟气系统与高温热泵系统通过高温换热器连接，烟气系统与低温热泵系统通过低温换热器连接，烟气系统与二氧化碳吸附-解附系统通过二氧化碳吸附装置连接；所述二氧化碳吸附-解附系统通过高温热泵系统和低温热泵系统进行反应温度调节。

进一步的，烟气系统是通过依次连接烟气、除尘器、高温换热器、脱硫塔、低温换热器、二氧化碳吸附装置和烟囱组成的，除尘器和脱硫塔对进入的烟气进行预处理。

进一步的，二氧化碳吸附-解附系统是通过二氧化碳吸附装置、预热器、二氧化碳解附装置和冷却器依次连通组成的，二氧化碳吸附装置接收来自冷却器冷却后的烟气，二氧化碳解附装置接收来自预热器预热后的烟气。

进一步的，二氧化碳吸附装置内设置有固态胺颗粒，二氧化碳吸附装置内还设置有旋风分离器。

进一步的，高温热泵系统通过三个回路组成，高温热泵第一回路通过管道依次连接高温换热器、高温热泵和高温水泵，高温热泵第二回路通过管道依次连接高温热泵、二氧化碳解附装置和解附水泵，高温热泵第三回路通过辅汽联箱、高温热泵、低温热泵和凝汽器依次连通。

进一步的，高温热泵第一回路使烟气系统与高温热泵系统通过高温换热器连接，通过开启高温水泵使高温换热器将烟气中的余热进行回收；高温热泵第二回路通过开启解附水泵联通管道将高温热泵回收的烟气余热运输到二氧化碳吸附装置进行反应。